[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN118011939A - 一种多电源域mcu的低功耗管理系统 - Google Patents

一种多电源域mcu的低功耗管理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN118011939A
CN118011939A CN202410270761.2A CN202410270761A CN118011939A CN 118011939 A CN118011939 A CN 118011939A CN 202410270761 A CN202410270761 A CN 202410270761A CN 118011939 A CN118011939 A CN 118011939A
Authority
CN
China
Prior art keywords
domain
power
signal
clock
reset
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202410270761.2A
Other languages
English (en)
Inventor
仇李琦
周小龙
何国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Huachuang Micro System Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Huachuang Micro System Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Huachuang Micro System Co ltd filed Critical Jiangsu Huachuang Micro System Co ltd
Priority to CN202410270761.2A priority Critical patent/CN118011939A/zh
Publication of CN118011939A publication Critical patent/CN118011939A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423Input/output
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/24Pc safety
    • G05B2219/24215Scada supervisory control and data acquisition

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Sources (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多电源域MCU的低功耗管理系统,包括VDD域、VDDA域和VCORE域,VDD域包括PMU0、隔离变压电路、线性稳压管和复位管理单元0,VDDA域包括模拟外设模块,VCORE域包括CPU模块、复位管理单元1、PMU1、系统配置模块和数字外设模块;PMU0和PMU1之间通过隔离变压电路进行连接,线性稳压管为CPU模块供电,唤醒电路和复位管理单元0控制PMU0进行复位;模拟外设模块将外部输入的模拟信号转换为第一数字信号,并将第一数字信号发送到VCORE域;数字外设模块输入第二数字信号,CPU模块产生睡眠模式信号,PMU1设置多个低功耗模式,CPU模块选择任意的低功耗模式切换。本发明设置多个低功耗模式,有效降低多电源域MCU的功耗,并减少特殊元器件的使用,降低电路的复杂度。

Description

一种多电源域MCU的低功耗管理系统
技术领域
本发明涉及芯片领域,具体涉及一种多电源域MCU的低功耗管理系统。
背景技术
MCU全称是Microcontroller Unit,是一种微控制单元,也是一种芯片,在MCU的持续发展过程中,它的性能以及功耗一直是重要指标,特别是随着物联网的持续发展,MCU对于功耗控制的需求进一步持续提升。低功耗不仅仅能提升系统在电池供电环境的使用寿命,同时能够降低MCU芯片的工作温度从而延长使用寿命。
目前,MCU主要的低功耗处理系统是划分多个电源域,尽可能在CPU不工作时关断MCU内部更多的时钟和电源,通常通过电源管理单元(PMU)配合时钟复位电源开关等完成对于MCU低功耗的控制,同时需要MCU具备响应的功能。
然而,通过PMU完成对MCU低功耗的控制,需要将PMU作为一个整体放在常开域下,增大了常开域的功耗;并且,在使用PMU时需要连接多个复杂的特殊单元,因为PMU与可掉电域之间存在很多的交互信号,这部分信号在通信时需要做隔离以及变压的处理,这无疑增大了电路的复杂度,使得实际电路设计的难度大大增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:如何降低多电源域MCU的功耗,并减少特殊单元的使用、降低电路的复杂度。
针对上述技术问题,提出一种多电源域MCU的低功耗管理系统;通过以下技术方案实现的:
一种多电源域MCU的低功耗管理系统,多电源域MCU中包括VDD域、VDDA域和VCORE域,VDD域包括PMU0、隔离变压电路、唤醒电路、时钟管理单元0、线性稳压管和复位管理单元0,VDDA域包括模拟外设模块,VCORE域包括CPU模块、复位管理单元1、PMU1、时钟管理单元1、系统配置模块和数字外设模块;
其中,PMU0和PMU1之间通过隔离变压电路进行连接,线性稳压管为CPU模块供电,时钟管理单元0用于为PMU0提供时钟信号,唤醒电路用于向PMU0发出唤醒信号,复位管理单元0用于控制PMU0进行复位;模拟外设模块用于将外部输入的模拟信号转换为第一数字信号,并将第一数字信号发送到VCORE域;数字外设模块用于输入第二数字信号,CPU模块用于产生睡眠模式信号,PMU1基于第一数字信号、第二数字信号和睡眠模式信号设置多个低功耗模式,CPU模块通过系统配置模块选择任意的低功耗模式进行切换,复位管理单元1用于在CPU模块切换低功耗模式时进行复位管理,时钟管理单元1用于为PMU1提供时钟信号。
通过PMU1为多电源域MCU设计了多个低功耗模式,让多电源域MCU选择最合适的低功耗模式,从而有效减少功耗;并且利用简单的隔离变压电路连接两个PMU,省却了使用PMU时需要连接的多个特殊单元,降低电路的复杂度,有效降低了实际电路设计难度。
优选地,低功耗模式包括睡眠模式、停止模式、待机模式和关断模式。设置多个低功耗模式,从而让多电源域MCU进行合理选择,能够有效降低功耗。
优选地,CPU模块设置有内核主时钟;在CPU模块进入睡眠模式时,内核主时钟停止运转,CPU模块停止当前操作;在数字外设模块向CPU模块发送任意中断信号时,CPU模块从睡眠模式中被唤醒。利用内核主时钟和中断信号来控制睡眠模式,运行速度快,简单有效。
优选地,时钟管理单元1中至少包括唤醒时钟、复位时钟和关断时钟;停止模式是在睡眠模式的基础上结合第一数字信号和第二数字信号,将VCORE域中除唤醒时钟外的其他时钟停止运转;在数字外设模块向CPU模块发送任意中断信号时,CPU模块从停止模式中被唤醒。停止模式基于睡眠模式,能够让多电源MCU进入更低功耗状态。
优选地,待机模式是在睡眠模式的基础上结合PMU1,将VCORE域断电;在PMU1接收到唤醒电路的唤醒信号后,CPU模块从待机模式中被唤醒。在睡眠模式的基础上设置待机模式,断开部分电源域的供电,减少供电消耗,从而降低功耗。
优选地,关断模式是在待机模式的基础上关闭线性稳压管;在PMU1接收到唤醒电路的唤醒信号后,CPU模块从关断模式中被唤醒。在睡眠模式的基础上设置关断模式,能够断开线性稳压管负责的供电,降低消耗。
优选地,隔离变压电路包括隔离单元和电平移位单元;在PMU1向PMU0发送低功耗模式相关的控制信号时,利用隔离单元产生隔离信号,利用隔离信号将控制信号进行隔离,同时利用电平移位单元将被隔离的控制信号控制在低电平状态。将控制信号保持在低电平状态,避免影响后续进入低功耗模式的过程。
优选地,时钟管理单元0和时钟管理单元1中均包括多个时钟源、选择器和门控电路;选择器用于对多个时钟源进行选择,门控电路用于对每个时钟源进行独立门控。利用选择器和门控电路,能够有效的对时钟源进行选择和控制,保证芯片的顺利运行。
优选地,VDD域还包括看门狗电路,在看门狗电路监测到PMU0出错时,看门狗电路强制多电源MCU进行重启。利用看门狗电路能够有效的监测PMU0,保证在运行出错时能够及时发现并重启。
优选地,多电源域MCU连接有nrst复位单元,唤醒电路连接nrst复位单元,在唤醒电路获得nrst复位单元的复位信号时,唤醒电路向PMU0发送唤醒信号。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是:
本发明的技术方案设计了多个低功耗模式,使得多电源域MCU能够针对实际情况选择相应的低功耗模式,有效的降低了功耗;并且,在两个电源域中利用两个PMU作为控制低功耗模式的主要组件,也有效降低了成本;此外,还利用简单的隔离变压电路实现PMU0和PMU1的跨电源域传输,在保持低功耗模式能够稳定运行的基础上简化电路,省去了多余的特殊单元的使用,有效降低成本和电路复杂度。
附图说明
图1为一种多电源域MCU的低功耗管理系统的结构示意图;
图2为一种多电源域MCU的低功耗管理系统中隔离变压模电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述。
如图1所示,是一种多电源域MCU的低功耗管理系统的结构示意图,多电源域包括VDD域、VDDA域和VCORE域,VDD域是主电源域,VDDA域是模拟电源域,VCORE域是核心电源域。VDD。VDD域中设置有PMU0、隔离变压电路、唤醒电路、开关0、时钟管理单元0、实时时钟、线性稳压管和复位管理单元0;VDDA域中是模拟外设模块,模拟外设模块中设置有开关1、ADC、温度传感器和锁相环;VCORE域设置有CPU模块、复位管理单元1、PMU1、时钟管理单元1、系统配置模块和数字外设模块,不同模块、不同单元之间通过VCORE域内部的总线进行连接。
本实施例,对VDD域而言,可以通过外部电源引脚VDD供电,并且外部电源引脚VDD可以通过线性稳压管和开关0,实现对CPU模块的供电;时钟管理单元0负责管理自身内部的晶振中产生的时钟源,晶振中包含高速内部振荡器(HSI)、高速外部振荡器(HSE)、低速内部振荡器(LSI)、低速外部振荡器(LSE)和锁相环(PLL),锁相环也属于振荡器的一种,可以根据实际需求使用对应的振荡器或锁相环,从而生成中断时钟、复位时钟和唤醒时钟等对应时钟向PMU0进行传输,复位管理单元则是负责传输复位信号,例如供电复位、断电复位、PMU控制复位和内部软件复位等,复位管理单元可以将特定的复位信号通过PMU0传输到其他需要复位信号的器件中。唤醒电路负责连接多电源域MCU外部的nrst复位单元,在需要唤醒PMU0时,nrst复位单元利用将复位信号发送给唤醒电路,产生唤醒信号,再发送给PMU0进行唤醒操作;实时时钟用于产生闹钟唤醒信号,将闹钟唤醒信号传到PMU0,可以对实时时钟设置一个固定的时间期限,每次在进入低功耗模式后,按照设置的时间期限,定期向PMU0发送唤醒信号,从而回到正常工作状态。
需要说明的是,本发明的多电源域MCU包括三个电源域,如果一个电源域进入低功耗模式,就相当于多电源域MCU进入了低功耗模式;如果有两个电源域甚至三个电源域进入低功耗模式,此时也相当于多电源域MCU进入了低功耗模式。
本实施例,对VDDA域而言,模拟外设模块会接收外部的模拟电源,利用开关1控制模拟电源的供电,温度传感器会接受外部的温度信号,然后并将温度信号转换为模拟信号发送给ADC模数转换器,模拟信号经过ADC模数转换器转换为第一数字信号,再经过锁相环的信号调整,保证第一数字信号向VCORE域传输时的相位稳定以及时钟同步。
具体的,第一数字信号是传输向VCORE域的数字外设模块,先后经由数字外设模块和总线再将第一数字信号发送给CPU模块进行对应的处理。此外,由于数字外设模块本身可以通过总线向CPU模块传输第二数字信号,所以CPU模块处理信号时可以分为以下三种情况:1)只有第一数字信号,没有生成第二数字信号,CPU模块处理第一数字信号;2)只有第二数字信号,没有生成第一数字信号,CPU模块处理第二数字信号;3)既有第一数字信号,又有第二数字信号,此时,在CPU模块中为这两个信号分别设置优先级,先处理优先级高的信号;优先级的设置标准可以是两个信号进入CPU模块的先后顺序,也可以是提前设置好处理第一数字信号或提前设置好处理第二数字信号,具体的优先级也可以依据实际的生产需求和功能要求进行自行设置。
本实施例,对VCORE域而言,时钟管理单元1的结构和时钟管理单元0的结构相同,数字外设模块用于输入第二数字信号,CPU模块由于内置有睡眠模式,所以能够产生睡眠模式信号。在任意时刻,VCORE域中的数字信号可能只有第一数字信号,可能只有第二数字信号,也可能既有第一数字信号也有第二数字信号,因此PMU1需要基于CPU模块当前需要处理的数字信号与睡眠模式信号从而设置多个低功耗模式,CPU模块通过读取系统配置模块中的寄存器堆,可以确定需要选择的低功耗模式从而进行模式切换,复位管理单元1则是用于在CPU模块切换低功耗模式时通过总线向需要复位的单元或模块发送复位信号,时钟管理单元1则是负责为PMU1提供复位时需要的对应的时钟。
本实施例,VCORE域中还设置有存储模块,存储模块包括DMA、FLASH闪存和SRAM存储器,这三个元件器均与总线相连,其中DMA是直接内存访问模块,能够进行数据访存;FLASH闪存是一种非易失性存储器,能够在断电后保存数据;SRAM存储器是一种随机存取存储器,可以在任意给定的时间访问、读取或写入任意位置的数据,速度快。在处理第一数字信号或第二数字信号时,可能需要用到DMA的数据访存,也可能用到SRAM存储器的随机存取,在进入需要断电的低功耗模式时,FLASH闪存也能保存好数据,保证其他单元与模块在重新供电后能够正常工作。
本实施例,两个时钟管理单元中均设有五个时钟源,可以通过软件控制以及电源管理单元选择特定时钟源对应的时钟,来为整个多电源域MCU提供不同模式下的工作时钟。具体的,每个时钟管理单元内部还设置了选择器、分频器和门控电路,选择器用于对时钟源进行选择,分配器可以对部分时钟源产生的时钟信号进行分频,门控电路可以通过软件控制以及通过对应的PMU的硬控制字实现对于不同外设时钟的独立门控。
本实施例,每个复位管理单元内部均具有多个复位源,复位源包括上电复位、掉电复位、欠压复位、外部引脚复位、内部软件复位以及电源管理单元控制复位。上电复位信号用于控制多电源域MCU启动复位;掉电复位用于电压下降时产生电源域MCU复位;欠压复位用于发生欠压条件时产生电源域MCU复位;外部引脚复位用于外部使能复位,其中,使能是一个允许状态或允许信号,一般用于控制信号的输入与输出;内部软件复位用于在软件执行过程中复位外设;电源管理单元控制复位用于在执行低功耗模式下,控制掉电域进行复位。每个复位管理单元均与对应的电源管理单元相连,在需要进行对应的复位时,直接使用对应的复位源和对应的电源管理单元完成对应的复位。
关于低功耗模式,CPU通过PMU1配置不同寄存器进入不同的低功耗模式,PMU1产生对应不同低功耗模式的使能信号,如用于睡眠模式的sleep_en使能信号,en全称为enable,en表示使能,用于停止模式的stop_en,用于待机模式的standby_en、用于关断模式的shutdown_en,再通过PMU1连接的相关电路实现对多电源域MCU的状态控制。
本实施例,低功耗模式包括睡眠模式、停止模式、待机模式和关断模式,关于四种不同低功耗模式下各个模块的运行方式如下所示:
(1)睡眠模式,即sleep模式
睡眠模式,是基于CPU模块,关闭CPU模块内核主时钟实现低功耗,在需要唤醒时打开CPU模块内核主时钟即可。当进入睡眠模式时,CPU模块内核的主时钟停止,指令的执行被挂起;任意一个外设模块的中断信号都能够将CPU模块从睡眠模式唤醒。此外,还可以在VCORE域连接其他的外设装置,通过外设装置的软件控制进一步关断VCORE域的一部分时钟,从而再次降低功耗。
(2)停止模式,即stop模式
停止模式在CPU模块内核的睡眠模式基础上结合外设的时钟控制机制实现,该外设的时钟控制机制可以由第一数字信号或第二数字信号负责传输。在停止模式下的VCORE域中,除CPU模块内核中作为唤醒模块的自由运行时钟外,其他时钟停止运行,HSI和HSE的功能被禁止;LSI及LSE保持运行,用于计时并在需要进行唤醒时,中断当前的停止模式以及中断CPU模块内核的自由运行时钟。
(3)待机模式,即standby模式
待机模式在CPU模块内核模块的睡眠模式基础上结合PMU1的电源控制实现,关闭VCORE域的电源开关,VCORE域全部断电,即除了VDD域外,其他数字电路断电,并关闭VDDA域的电源开关。仅有唤醒电路对应的实际引脚的升降,以及各类复位信号可以使多电源域MCU从待机模式唤醒。
(4)关断模式,即shutdown模式
关断模式在待机模式基础上关闭更多模块,功耗更低,和待机模式差别在于关断模式进一步关闭了线性稳压管,使得晶振中的低速晶振使能失效,进一步节省了用电和功耗,只有唤醒电路对应的实际引脚的升降以及外部nrst复位单元具有唤醒功能。
本实施例中,PMU为控制低功耗功能的主要模块。PMU根据所处电源域分为PMU0以及PMU1两个部分,PMU0和PMU1通过隔离变压电路连接,其中PMU0位于VDD域,内部主要有控制状态机电路0以及用于控制晶振开关与电源开关的电路,PMU1位于VCORE域,主要有控制状态机电路1、时钟门控产生电路以及内核握手电路。控制状态机电路;时钟门控产生电路可以产生门控以及与门控对应的硬控制字,从而与时钟管理单元相匹配;内核握手电路可以检测CPU模块的睡眠信号是否有效,在睡眠信号有效的情况下,产生使能sleep_en信号,从而进行后续的低功耗模式切换操作。
如图2所示为隔离变压电路,隔离单元电路由isolation cell隔离单元和levelshift cell电平移位单元组成,由于PMU0在VDD域,PMU1在VCORE域,在进行低功耗控制时,信号需要跨电源域传输,具体设计的使能和信号包括PMU1使能控制PMU0的en_stop、en_stdby、en_stdn,sleep_en以及用于给VDD域寄存器配置的APB接口信号,在PMU0控制VCORE域掉电前,将产生隔离信号isolation_n控制这部分信号隔离,电平全改为低电平0,在VCORE域掉电后,这些信号会继续保持低电平,避免影响后续低功耗控制流程。
本实施例,VDD域还设置了看门狗电路,看门狗电路与PMU0相连并实时监测PMU0的运行情况,在看门狗电路监测到PMU0出错时,看门狗电路可以强制多电源MCU进行重启,避免错误数据的影响。
具体应用实例:
多电源域MCU中,多电源域包括VDD域、VDDA域和VCORE域,VDD域是主电源域,VDDA域是模拟电源域,VCORE域是核心电源域。VDD域中设置有PMU0、隔离变压电路、唤醒电路、开关0、时钟管理单元0、实时时钟、看门狗电路、线性稳压管和复位管理单元0;VDDA域中是模拟外设模块,模拟外设模块中设置有开关1、ADC、温度传感器和锁相环;VCORE域设置有CPU模块、复位管理单元1、PMU1、时钟管理单元1、存储模块、系统配置模块和数字外设模块,不同模块、不同单元之间通过VCORE域内部的总线进行连接。
多电源域MCU开始正常运行,处于Run状态,VDD域的外部引脚为VDD域供电3.3V,并且经过线性稳压管的降压和闭合的开关0,为CPU模块供电1.2V。实时时钟监测PMU0的时间戳,并且设置了固定的唤醒时间期限,看门狗电路也实时监测PMU0,在监测到PMU0运行出错时会将其进行重启。
VDDA域中闭合开关1,温度传感器接收到温度信号,将温度信号转换为模拟信号并输入ADC模数转换器中,模拟信号被转换为第一数字信号,然后将第一数字信号经过锁相环的信号同步调整再发送到VCORE域的数字外设模块,数字外设模块此时没有需要发送的信号,即VCORE域此时只有一个第一数字信号需要执行与处理。CPU模块从总线中读取到第一数字信号,从存储模块中读取该信号所需的相应的数据,然后执行第一数字信号。
根据第一数字信号中包含的信息,需要将多电源域MCU进入停止模式一段时间。于是,在CPU模块内核先执行sleep模式对应的低功耗指令,CPU模块内核输出三个信号:SLEEPING(睡眠信号)、睡眠信号有效和GATEHCLK;根据GATEHCLK关断CPU模块内核的自由运行时钟HCLK,将HCLK停止运转。PMU1的内核握手电路检测到睡眠信号有效后,完成内核握手,产生使能sleep_en信号。PMU1根据sleep_en信号以及系统配置模块的寄存器中的数据,控制关断数字外设模块的时钟,并控制存储器模块进入睡眠模式,完成后产生en_stop信号;将en_stop信号经由隔离变压电路传输到PMU0,PMU0通过该信号关断时钟产生模块中的HSI、PLL、HSE,同时清空HSI_stable(HSI稳定的标志),此时MCU进入停止模式。此时在隔离变压电路中,隔离变压电路内部的隔离单元产生隔离信号将en_stop信号进行隔离,隔离变压电路内部的电平移位单元将该信号控制在低电平状态。在进入停止模式一段时间后,数字外设模块经过总线向CPU模块发送停止模式中断信号,需要将多电源域MCU唤醒,此时CPU模块输出唤醒信号,PMU1的内核握手电路检测到唤醒信号后将使能sleep_en信号无效化,相应的en_stop也被无效化,然后HSI被打开并通过HSI计数器计数达到阈值后,HSI_stable信号重新变成有效的;复位管理单元1将复位信号经由总线发送给时钟管理单元1,时钟管理单元1重新生成正常运行时采用的时钟,PMU1重新获得正常运行所对应的时钟;接着,PMU1再将复位信号经由隔离变压电路发送到PMU0,PMU0接收该复位信号后也控制时钟管理单元0和复位管理单元0进行复位。于是多电源域MCU成功退出停止模式,重新回归正常的Run状态,即重新回到正常运行状态。
之后,数字外设模块输入了第二数字信号,CPU模块接收并执行该信号后,发现需要将多电源域MCU进入待机模式一段时间。于是,在CPU模块内核先执行sleep模式对应的低功耗指令,CPU模块内核输出GATEHCLK、SLEEPING和睡眠信号有效,根据GATEHCLK关断CPU模块内核的自由运行时钟HCLK。PMU1的内核握手电路检测到睡眠信号有效后,完成内核握手,产生使能sleep_en信号。PMU1根据sleep_en信号以及寄存器堆中的数据,控制关断数字外设模块的时钟,完成后产生en_stdby信号,PMU0通过该信号关断时钟产生模块中的锁相环PLL、HSE,拉高隔离信号,使能VCORE域的复位信号,并在该复位信号生效后,使能无效电源开关,从而让使VCORE域断电,使能无效en_hsi,即让晶振中高速的时钟信号无效化,然后关闭HSI同时清空HSI_stable,此时MCU进入待机模式。在进入待机模式一段时间后,数字外设模块再次输入唤醒信号,产生wakeup_flag(唤醒标志),该唤醒信号控制打开HSI以及电源开关,在HSI计数器计数达到阈值后,HSI_stable信号重新变得有效,PMU1重新获得正常运行对应的时钟,复位管理单元1释放复位信号,时钟管理单元生成正常运行状态对应的时钟,多电源域MCU从待机模式退出,重新回到正常运行状态。
最后,数字外设模块又输入了新的数字信号,COU模块发现需要将多电源域MCU进入关断模式休息一段时间,于是,先按照上述的进入待机模式的方法进入待机模式,清空HSI_stable,关闭线性稳压管,多电源域MCU便进入了关断模式。在进入关断模式一段时间后,尚没有到实时时钟设置的固定唤醒期限,但是此时唤醒电路接收到nrst复位单元的唤醒信号,产生wakeup_flag并传入PMU0中,PMU0依据该信号控制打开HSI以及线性稳压管,在HSI计数器计数达到阈值后,HSI_stable信号重新变得有效,PMU1重新开始运转,复位管理单元1向PMU1、CPU模块和时钟管理单元1释放复位信号,VCORE域回到正常工作的状态,多电源域MCU从关断模式退出,重新回到正常运行状态。
综上所述,本发明为多电源MCU设计了多个低功耗模式,使得多电源域MCU能够针对实际情况选择相应的低功耗模式,有效的降低了功耗;并且,利用PMU作为控制低功耗模式的主要组件,也有效降低了成本;此外,还利用简单的隔离变压电路实现PMU0和PMU1的跨电源域传输,在保持低功耗模式能够稳定运行的基础上简化电路,省去了多余的特殊单元的使用,有效降低成本和电路复杂度。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多电源域MCU的低功耗管理系统,多电源域MCU中包括VDD域、VDDA域和VCORE域,其特征在于,所述VDD域包括PMU0、隔离变压电路、唤醒电路、时钟管理单元0、线性稳压管和复位管理单元0,所述VDDA域包括模拟外设模块,所述VCORE域包括CPU模块、复位管理单元1、PMU1、时钟管理单元1、系统配置模块和数字外设模块;
其中,PMU0和PMU1之间通过隔离变压电路进行连接,线性稳压管为CPU模块供电,时钟管理单元0用于为PMU0提供时钟信号,唤醒电路用于向PMU0发出唤醒信号,复位管理单元0用于控制PMU0进行复位;模拟外设模块用于将外部输入的模拟信号转换为第一数字信号,并将第一数字信号发送到VCORE域;数字外设模块用于输入第二数字信号,CPU模块用于产生睡眠模式信号,PMU1基于第一数字信号、第二数字信号和睡眠模式信号设置多个低功耗模式,CPU模块通过系统配置模块选择任意的低功耗模式进行切换,复位管理单元1用于在CPU模块切换低功耗模式时进行复位管理,时钟管理单元1用于为PMU1提供时钟信号。
2.根据权利要求1所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,低功耗模式包括睡眠模式、停止模式、待机模式和关断模式。
3.根据权利要求2所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,CPU模块设置有内核主时钟;在CPU模块进入睡眠模式时,所述内核主时钟停止运转,CPU模块停止当前操作;在数字外设模块向CPU模块发送任意中断信号时,CPU模块从睡眠模式中被唤醒。
4.根据权利要求2所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,时钟管理单元1中至少包括唤醒时钟、复位时钟和关断时钟;所述停止模式是在睡眠模式的基础上结合第一数字信号和第二数字信号,将VCORE域中除唤醒时钟外的其他时钟停止运转;在数字外设模块向CPU模块发送任意中断信号时,CPU模块从停止模式中被唤醒。
5.根据权利要求2所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,所述待机模式是在睡眠模式的基础上结合PMU1,将VCORE域断电;在PMU1接收到唤醒电路的唤醒信号后,CPU模块从待机模式中被唤醒。
6.根据权利要求2所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,所述关断模式是在待机模式的基础上关闭线性稳压管;在PMU1接收到唤醒电路的唤醒信号后,CPU模块从关断模式中被唤醒。
7.根据权利要求1所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,隔离变压电路包括隔离单元和电平移位单元;在PMU1向PMU0发送低功耗模式相关的控制信号时,利用所述隔离单元产生隔离信号,利用隔离信号将所述控制信号进行隔离,同时利用电平移位单元将被隔离的控制信号控制在低电平状态。
8.根据权利要求1所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,时钟管理单元0和时钟管理单元1中均包括多个时钟源、选择器和门控电路;所述选择器用于对多个时钟源进行选择,所述门控电路用于对每个时钟源进行独立门控。
9.根据权利要求1所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,VDD域还包括看门狗电路,在所述看门狗电路监测到PMU0出错时,看门狗电路强制多电源MCU进行重启。
10.根据权利要求1所述的一种多电源域MCU的低功耗管理系统,其特征在于,多电源域MCU连接有nrst复位单元,唤醒电路连接所述nrst复位单元,在唤醒电路获得nrst复位单元的复位信号时,唤醒电路向PMU0发送唤醒信号。
CN202410270761.2A 2024-03-11 2024-03-11 一种多电源域mcu的低功耗管理系统 Pending CN118011939A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410270761.2A CN118011939A (zh) 2024-03-11 2024-03-11 一种多电源域mcu的低功耗管理系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410270761.2A CN118011939A (zh) 2024-03-11 2024-03-11 一种多电源域mcu的低功耗管理系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118011939A true CN118011939A (zh) 2024-05-10

Family

ID=90960089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410270761.2A Pending CN118011939A (zh) 2024-03-11 2024-03-11 一种多电源域mcu的低功耗管理系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN118011939A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11971773B2 (en) Discrete power control of components within a computer system
US8448001B1 (en) System having a first device and second device in which the main power management module is configured to selectively supply a power and clock signal to change the power state of each device independently of the other device
US7365596B2 (en) State retention within a data processing system
CN102037428A (zh) 具有用于提供降低电源消耗的睡眠状态的次要存储器控制器的集成电路及方法
US7181188B2 (en) Method and apparatus for entering a low power mode
US20010007113A1 (en) Power management circuit that qualifies powergood disable signal
CN112148662B (zh) 利用i2c地址匹配唤醒的低功耗芯片架构及唤醒方法
CN115114801B (zh) 一种工业用微控制器超低功耗优化设计方法
TW201428760A (zh) 記憶體控制器之調校、電力閘控與動態頻率改變
US10296065B2 (en) Clock management using full handshaking
US10146296B2 (en) Independent asynchronous framework for embedded subsystems
US20120286824A1 (en) Supplying a clock signal and a gated clock signal to synchronous elements
US11340685B2 (en) Semiconductor device including clock management unit for outputting clock and acknowledgment signals to an intelectual property block
CN115598406B (zh) 一种基于状态机的低功耗电压监测方法及系统
CN116700412A (zh) 低功耗系统、微控制器、芯片及控制方法
CN109799898A (zh) 一种芯片的电源控制装置、芯片及其电源控制方法
CN112235850B (zh) 一种物联网芯片的低功耗系统及方法
CN114661138A (zh) 一种芯片的低功耗模式自动控制方法及系统
CN113253824A (zh) 一种基于risc-v内核的mcu系统、供电方法以及终端设备
CN118011939A (zh) 一种多电源域mcu的低功耗管理系统
CN113672072A (zh) 用于节省微控制器功率的方法和设备
CN219574672U (zh) 低功耗系统、微控制器及芯片
CN115981449A (zh) 一种基于无时钟唤醒的低功耗系统
JP4387122B2 (ja) 低電力プロセッサ
CN116126117B (zh) 一种片上功耗自动管理系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination